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Practicar · P.a

Energía: conservación, transformación y flujo

Pregunta 1 de 36 · 0 correctas

Pregunta 1 de 36

Keeping Coffee Hot

A student wanted to know which kind of cup keeps a hot drink warm the longest. She poured 200 g of water at 80 °C into each of three cups: a foam cup, a ceramic mug and a thin steel mug. The cups had the same shape and no lids, and the room stayed at 22 °C. She recorded the water temperature in each cup every 4 minutes for 20 minutes.

Line graph of water temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 90) versus time in minutes (x-axis, 0 to 20) for 200 g of hot water in three cups. Foam cup: 80 degrees C at 0 min, 76 degrees C at 4 min, 72 degrees C at 8 min, 69 degrees C at 12 min, 66 degrees C at 16 min, 63 degrees C at 20 min; Ceramic mug: 80 degrees C at 0 min, 71 degrees C at 4 min, 64 degrees C at 8 min, 58 degrees C at 12 min, 53 degrees C at 16 min, 49 degrees C at 20 min; Steel mug: 80 degrees C at 0 min, 66 degrees C at 4 min, 56 degrees C at 8 min, 48 degrees C at 12 min, 42 degrees C at 16 min, 38 degrees C at 20 min. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 4 8 12 16 20 Time (minutes) Water temperature (°C) Foam cup Ceramic mug Steel mug 63 °C 49 °C 38 °C
Water temperature in three cups over 20 minutes

Thermal energy always moves from a warmer object to a cooler one. In this setup, energy moved from the hot water, through the cup walls, into the cooler room air. Materials that let thermal energy pass through easily are called conductors; materials that slow it down are called insulators.

According to the graph, the water in which cup lost thermal energy the fastest?

Opciones de respuesta
Pista

All three cups start at the same temperature. Which line drops the most in the same amount of time?

Ver en español
Texto: Cómo mantener caliente el café

Una estudiante quería saber qué tipo de vaso mantiene caliente una bebida por más tiempo. Echó 200 g de agua a 80 °C en cada uno de tres recipientes: un vaso de espuma, una taza de cerámica y una taza delgada de acero. Los recipientes tenían la misma forma y no tenían tapa, y el cuarto se mantuvo a 22 °C. Ella anotó la temperatura del agua en cada recipiente cada 4 minutos durante 20 minutos.

La energía térmica siempre pasa de un objeto más caliente a uno más frío. En este experimento, la energía pasó del agua caliente, a través de las paredes del recipiente, al aire más frío del cuarto. Los materiales que dejan pasar fácilmente la energía térmica se llaman conductores; los materiales que la frenan se llaman aislantes.

Pregunta

Según la gráfica, ¿en qué recipiente perdió el agua energía térmica más rápido?

Opciones

  • A. El vaso de espuma
  • B. La taza de cerámica
  • C. La taza de acero
  • D. Los tres recipientes perdieron calor al mismo ritmo.
Pista

Los tres recipientes empiezan a la misma temperatura. ¿Qué línea baja más en la misma cantidad de tiempo?

Pregunta 2 de 36

Zona activa
Energy on a Roller Coaster

A roller coaster has no engine after the first hill. A chain lifts the car to the top of hill A, and from then on gravity does the work. The diagram shows the track. The car has a mass of 500 kg and starts at rest at point A.

Side view of a roller coaster track. A car starts at rest at point A, 40 m high. The track drops to point B (0 m, ground level), rises to point C (25 m), drops to point D (5 m) and rises to point E (15 m). Heights are marked on a vertical axis from 0 to 40 m. 0 10 20 30 40 Height (m) A (40 m) B (0 m) C (25 m) D (5 m) E (15 m) car
Roller coaster track with points A through E

As the car rolls down, its gravitational potential energy (stored energy due to height) changes into kinetic energy (energy of motion). As it climbs the next hill, kinetic energy changes back into potential energy. The total amount of energy stays the same, but friction with the track and air resistance turn a small part of it into thermal energy and sound along the way. That is why each hill on a real coaster must be lower than the first one.

Look at the roller coaster diagram in the passage. Click the point where the car has the greatest kinetic energy.

Haz clic en la figura para marcar tu respuesta (o selecciónala y usa las flechas del teclado).

Side view of a roller coaster track. A car starts at rest at point A, 40 m high. The track drops to point B (0 m, ground level), rises to point C (25 m), drops to point D (5 m) and rises to point E (15 m). Heights are marked on a vertical axis from 0 to 40 m. 0 10 20 30 40 Height (m) A (40 m) B (0 m) C (25 m) D (5 m) E (15 m) car
Pista

Kinetic energy is energy of motion. Where on the track would the car be moving fastest?

Ver en español
Texto: La energía en una montaña rusa

Una montaña rusa no tiene motor después de la primera subida. Una cadena sube el carro hasta la cima de la colina A, y de ahí en adelante la gravedad hace el trabajo. El diagrama muestra la pista. El carro tiene una masa de 500 kg y empieza en reposo en el punto A.

Mientras el carro baja, su energía potencial gravitacional (energía almacenada por la altura) se convierte en energía cinética (energía del movimiento). Cuando sube la siguiente colina, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La cantidad total de energía sigue siendo la misma, pero la fricción con la pista y la resistencia del aire convierten una pequeña parte en energía térmica y sonido durante el recorrido. Por eso, en una montaña rusa real, cada colina debe ser más baja que la primera.

Pregunta

Observa el diagrama de la montaña rusa en el texto. Haz clic en el punto donde el carro tiene la mayor energía cinética.

Pista

La energía cinética es la energía del movimiento. ¿En qué parte de la pista se movería el carro más rápido?

Pregunta 3 de 36

A flashlight runs on batteries. When it is switched on, the bulb shines and becomes warm.

Which sequence shows the energy transformations in the flashlight?

Opciones de respuesta
Pista

Start with the form of energy stored inside the battery. What comes out of the bulb?

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Pregunta

Una linterna funciona con baterías. Cuando se enciende, el foco brilla y se calienta.

¿Qué secuencia muestra las transformaciones de energía en la linterna?

Opciones

  • A. Eléctrica → química → luz
  • B. Luz → eléctrica → química
  • C. Química → eléctrica → luz y térmica
  • D. Térmica → eléctrica → luz
Pista

Empieza por la forma de energía almacenada dentro de la batería. ¿Qué sale del foco?

Pregunta 4 de 36

On a sunny afternoon at the beach, the air just above the hot sand warms up, expands and rises. Cooler air from above the ocean flows toward the shore to take its place, creating a steady breeze.

Which type of heat transfer does this moving air show?

Opciones de respuesta
Pista

Ask yourself: is the energy carried by touching, by a moving fluid, or by waves?

Ver en español

Pregunta

En una tarde soleada en la playa, el aire que está justo sobre la arena caliente se calienta, se expande y sube. El aire más fresco de encima del mar fluye hacia la orilla para ocupar su lugar, lo que crea una brisa constante.

¿Qué tipo de transferencia de calor muestra este aire en movimiento?

Opciones

  • A. Conducción
  • B. Radiación
  • C. Aislamiento
  • D. Convección
Pista

Pregúntate: ¿la energía se transporta por contacto, por un fluido en movimiento o por ondas?

Pregunta 5 de 36

Sand and Water Under a Heat Lamp

A student wanted to know why beach sand feels much hotter than the ocean on a sunny afternoon. She put 200 g of dry sand in one metal tray and 200 g of water in an identical tray. Both samples started at 20 °C. She hung the same model of heat lamp at the same distance above each tray and recorded each temperature every 2 minutes for 10 minutes.

Line graph of temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 60) versus time in minutes (x-axis, 0 to 10) for 200 g of sand and 200 g of water under identical heat lamps. Sand: 20 degrees C at 0 min, 27 degrees C at 2 min, 34 degrees C at 4 min, 41 degrees C at 6 min, 48 degrees C at 8 min, 55 degrees C at 10 min; Water: 20 degrees C at 0 min, 22 degrees C at 2 min, 24 degrees C at 4 min, 26 degrees C at 6 min, 28 degrees C at 8 min, 30 degrees C at 10 min. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 Time (min) Temperature (°C) Sand Water
Temperature of sand and water under heat lamps

The thermal energy needed to raise the temperature of 1 g of a substance by 1 °C is called its specific heat (c). Water has a specific heat of 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. Dry sand has a specific heat of about 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. The heat absorbed by a sample can be found with Q = mc\Delta T, where m is the mass in grams and \Delta T is the change in temperature.

According to the graph, by about how many degrees Celsius did the temperature of the sand rise each minute?

Opciones de respuesta
Pista

Find the total temperature change of the sand, then divide by the total number of minutes.

Ver en español
Texto: Arena y agua bajo una lámpara de calor

Una estudiante quería saber por qué la arena de la playa se siente mucho más caliente que el mar en una tarde soleada. Puso 200 g de arena seca en una bandeja de metal y 200 g de agua en una bandeja idéntica. Las dos muestras empezaron a 20 °C. Colgó el mismo modelo de lámpara de calor a la misma distancia sobre cada bandeja y anotó cada temperatura cada 2 minutos durante 10 minutos.

La energía térmica necesaria para subir 1 °C la temperatura de 1 g de una sustancia se llama calor específico (c). El agua tiene un calor específico de 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. La arena seca tiene un calor específico de unos 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. El calor que absorbe una muestra se puede hallar con Q = mc\Delta T, donde m es la masa en gramos y \Delta T es el cambio de temperatura.

Pregunta

Según la gráfica, ¿aproximadamente cuántos grados Celsius subió la temperatura de la arena cada minuto?

Opciones

  • A. 1.0 °C
  • B. 3.5 °C
  • C. 5.5 °C
  • D. 7.0 °C
Pista

Halla el cambio total de temperatura de la arena y luego divídelo entre el número total de minutos.

Pregunta 6 de 36

Zona activa
A Swinging Pendulum

A 2.0 kg metal ball, called a bob, hangs from a 1.0 m string. A student pulls the bob to point A and releases it from rest. The diagram shows the bob at five moments during its first swing and the height of each point above the lowest point of the swing.

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pendulum swinging through points A to E

As the bob swings down, its gravitational potential energy changes into kinetic energy. As it swings up the other side, kinetic energy changes back into potential energy. Potential energy can be found with PE = mgh, where g = 9.8\ \text{m/s}^2, and kinetic energy with KE = \frac{1}{2}mv^2. During each swing, air resistance changes a small amount of the bob's energy into thermal energy.

During its first swing, the bob passes through five labeled positions. At which position is the bob moving fastest, so that its kinetic energy is at a maximum? Click that position on the pendulum diagram.

Haz clic en la figura para marcar tu respuesta (o selecciónala y usa las flechas del teclado).

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pista

Kinetic energy is energy of motion. Where in its swing is the bob moving fastest?

Ver en español
Texto: Un péndulo que oscila

Una bola de metal de 2.0 kg, llamada masa del péndulo, cuelga de un hilo de 1.0 m. Un estudiante lleva la bola hasta el punto A y la suelta desde el reposo. El diagrama muestra la bola en cinco momentos de su primera oscilación y la altura de cada punto sobre el punto más bajo de la oscilación.

Mientras la bola baja, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. Mientras sube por el otro lado, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La energía potencial se puede hallar con PE = mgh, donde g = 9.8\ \text{m/s}^2, y la energía cinética con KE = \frac{1}{2}mv^2. En cada oscilación, la resistencia del aire convierte una pequeña cantidad de la energía de la bola en energía térmica.

Pregunta

Durante su primera oscilación, la bola pasa por cinco posiciones marcadas. ¿En qué posición se mueve más rápido la bola, de modo que su energía cinética es máxima? Haz clic en esa posición en el diagrama del péndulo.

Pista

La energía cinética es la energía del movimiento. ¿En qué parte de la oscilación se mueve más rápido la bola?

Pregunta 7 de 36

Electromagnetic Waves at Home

Many everyday devices send or use electromagnetic (EM) waves. All EM waves travel through empty space at the same speed, about 3.0 \times 10^8 m/s. For any wave, speed equals frequency times wavelength: v = f\lambda. The higher the frequency of an EM wave, the more energy it carries.

DeviceType of EM waveFrequency (Hz)
AM radioRadio wave1.0 \times 10^{6}
Wi-Fi routerMicrowave5.0 \times 10^{9}
TV remote controlInfrared3.0 \times 10^{14}
Tanning lampUltraviolet9.0 \times 10^{14}
Dental X-ray machineX-ray3.0 \times 10^{18}

Visible light has frequencies between about 4.0 \times 10^{14} Hz (red) and 7.5 \times 10^{14} Hz (violet).

Based on the passage, which device uses EM waves with the longest wavelength?

Opciones de respuesta
Pista

All of these waves move at the same speed. If the speed is fixed, what happens to wavelength when frequency goes up?

Ver en español
Texto: Ondas electromagnéticas en casa

Muchos aparatos de uso diario envían o usan ondas electromagnéticas (EM). Todas las ondas EM viajan por el espacio vacío a la misma rapidez, unos 3.0 \times 10^8 m/s. En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda: v = f\lambda. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda EM, más energía transporta.

AparatoTipo de onda EMFrecuencia (Hz)
Radio AMOnda de radio1.0 \times 10^{6}
Enrutador wifiMicroonda5.0 \times 10^{9}
Control remoto de TVInfrarrojo3.0 \times 10^{14}
Lámpara de bronceadoUltravioleta9.0 \times 10^{14}
Aparato de rayos X dentalRayos X3.0 \times 10^{18}

La luz visible tiene frecuencias entre unos 4.0 \times 10^{14} Hz (rojo) y 7.5 \times 10^{14} Hz (violeta).

Pregunta

Según el texto, ¿qué aparato usa ondas EM con la mayor longitud de onda?

Opciones

  • A. Radio AM
  • B. Enrutador wifi
  • C. Lámpara de bronceado
  • D. Aparato de rayos X dental
Pista

Todas estas ondas se mueven a la misma rapidez. Si la rapidez es fija, ¿qué le pasa a la longitud de onda cuando la frecuencia sube?

Pregunta 8 de 36

Keeping Coffee Hot

A student wanted to know which kind of cup keeps a hot drink warm the longest. She poured 200 g of water at 80 °C into each of three cups: a foam cup, a ceramic mug and a thin steel mug. The cups had the same shape and no lids, and the room stayed at 22 °C. She recorded the water temperature in each cup every 4 minutes for 20 minutes.

Line graph of water temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 90) versus time in minutes (x-axis, 0 to 20) for 200 g of hot water in three cups. Foam cup: 80 degrees C at 0 min, 76 degrees C at 4 min, 72 degrees C at 8 min, 69 degrees C at 12 min, 66 degrees C at 16 min, 63 degrees C at 20 min; Ceramic mug: 80 degrees C at 0 min, 71 degrees C at 4 min, 64 degrees C at 8 min, 58 degrees C at 12 min, 53 degrees C at 16 min, 49 degrees C at 20 min; Steel mug: 80 degrees C at 0 min, 66 degrees C at 4 min, 56 degrees C at 8 min, 48 degrees C at 12 min, 42 degrees C at 16 min, 38 degrees C at 20 min. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 4 8 12 16 20 Time (minutes) Water temperature (°C) Foam cup Ceramic mug Steel mug 63 °C 49 °C 38 °C
Water temperature in three cups over 20 minutes

Thermal energy always moves from a warmer object to a cooler one. In this setup, energy moved from the hot water, through the cup walls, into the cooler room air. Materials that let thermal energy pass through easily are called conductors; materials that slow it down are called insulators.

Which explanation best accounts for the results for the foam cup?

Opciones de respuesta
Pista

Think about which way thermal energy flows, and which material slows that flow.

Ver en español
Texto: Cómo mantener caliente el café

Una estudiante quería saber qué tipo de vaso mantiene caliente una bebida por más tiempo. Echó 200 g de agua a 80 °C en cada uno de tres recipientes: un vaso de espuma, una taza de cerámica y una taza delgada de acero. Los recipientes tenían la misma forma y no tenían tapa, y el cuarto se mantuvo a 22 °C. Ella anotó la temperatura del agua en cada recipiente cada 4 minutos durante 20 minutos.

La energía térmica siempre pasa de un objeto más caliente a uno más frío. En este experimento, la energía pasó del agua caliente, a través de las paredes del recipiente, al aire más frío del cuarto. Los materiales que dejan pasar fácilmente la energía térmica se llaman conductores; los materiales que la frenan se llaman aislantes.

Pregunta

¿Qué explicación justifica mejor los resultados del vaso de espuma?

Opciones

  • A. La espuma es un buen conductor, así que sacó el calor del agua rápidamente.
  • B. La espuma es un aislante, así que frenó el paso de la energía térmica del agua al aire más frío.
  • C. La espuma impidió que el frío del cuarto pasara al agua.
  • D. La espuma produjo su propio calor, que mantuvo el agua caliente.
Pista

Piensa en qué dirección fluye la energía térmica y qué material frena ese flujo.

Pregunta 9 de 36

Completar
Energy on a Roller Coaster

A roller coaster has no engine after the first hill. A chain lifts the car to the top of hill A, and from then on gravity does the work. The diagram shows the track. The car has a mass of 500 kg and starts at rest at point A.

Side view of a roller coaster track. A car starts at rest at point A, 40 m high. The track drops to point B (0 m, ground level), rises to point C (25 m), drops to point D (5 m) and rises to point E (15 m). Heights are marked on a vertical axis from 0 to 40 m. 0 10 20 30 40 Height (m) A (40 m) B (0 m) C (25 m) D (5 m) E (15 m) car
Roller coaster track with points A through E

As the car rolls down, its gravitational potential energy (stored energy due to height) changes into kinetic energy (energy of motion). As it climbs the next hill, kinetic energy changes back into potential energy. The total amount of energy stays the same, but friction with the track and air resistance turn a small part of it into thermal energy and sound along the way. That is why each hill on a real coaster must be lower than the first one.

Use the passage and the formula PE = mgh, where g = 9.8\text{ m/s}^2.

How much gravitational potential energy does the car have at point A, measured from ground level?

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Find the car's mass in the passage and the height of point A on the diagram.

Ver en español
Texto: La energía en una montaña rusa

Una montaña rusa no tiene motor después de la primera subida. Una cadena sube el carro hasta la cima de la colina A, y de ahí en adelante la gravedad hace el trabajo. El diagrama muestra la pista. El carro tiene una masa de 500 kg y empieza en reposo en el punto A.

Mientras el carro baja, su energía potencial gravitacional (energía almacenada por la altura) se convierte en energía cinética (energía del movimiento). Cuando sube la siguiente colina, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La cantidad total de energía sigue siendo la misma, pero la fricción con la pista y la resistencia del aire convierten una pequeña parte en energía térmica y sonido durante el recorrido. Por eso, en una montaña rusa real, cada colina debe ser más baja que la primera.

Pregunta

Usa el texto y la fórmula PE = mgh, donde g = 9.8\text{ m/s}^2.

¿Cuánta energía potencial gravitacional tiene el carro en el punto A, medida desde el nivel del suelo?

_____ J

Pista

Busca la masa del carro en el texto y la altura del punto A en el diagrama.

Pregunta 10 de 36

The Electromagnetic Spectrum

Light is only one small part of a much larger family of waves called the electromagnetic (EM) spectrum. All EM waves travel at the same speed in empty space, about 3.0 \times 10^8 meters per second. Unlike sound, they do not need a medium (matter) to travel through, so they can cross the vacuum of space. That is how energy from the Sun reaches Earth.

The waves differ in wavelength (the distance from one crest to the next) and frequency (how many waves pass a point each second). The diagram below shows the order of the bands.

The electromagnetic spectrum, not to scale, shown as seven bands from left to right: radio (radio, TV), microwave (ovens, cell phones), infrared (heat lamps, remotes), visible light (human vision), ultraviolet (sunburn, tanning), X-ray (medical images), gamma (nuclear decay). An arrow pointing right shows increasing frequency and energy. An arrow pointing left shows increasing wavelength. Radio radio, TV Microwave ovens, cell phones Infrared heat lamps, remotes Visible human vision Ultraviolet sunburn, tanning X-ray medical images Gamma nuclear decay Increasing frequency and energy Increasing wavelength
The electromagnetic spectrum

For any wave, speed equals frequency times wavelength. Because all EM waves have the same speed, a wave with a higher frequency must have a shorter wavelength. Higher-frequency EM waves also carry more energy, which is why ultraviolet light can damage skin cells while radio waves pass through our bodies harmlessly.

Space between the Sun and Earth is almost a perfect vacuum, yet infrared and visible light from the Sun warm Earth's surface.

Which statement from the passage best explains how this energy reaches Earth?

Opciones de respuesta
Pista

Conduction and convection both need particles of matter. What makes EM waves different?

Ver en español
Texto: El espectro electromagnético

La luz es solo una pequeña parte de una familia de ondas mucho más grande llamada espectro electromagnético (EM). Todas las ondas EM viajan a la misma rapidez en el espacio vacío, unos 3.0 \times 10^8 metros por segundo. A diferencia del sonido, no necesitan un medio (materia) para viajar, así que pueden cruzar el vacío del espacio. Así es como la energía del Sol llega a la Tierra.

Las ondas se diferencian por su longitud de onda (la distancia de una cresta a la siguiente) y su frecuencia (cuántas ondas pasan por un punto cada segundo). El diagrama de abajo muestra el orden de las bandas.

En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda. Como todas las ondas EM tienen la misma rapidez, una onda con mayor frecuencia debe tener una longitud de onda más corta. Las ondas EM de mayor frecuencia también transportan más energía; por eso la luz ultravioleta puede dañar las células de la piel, mientras que las ondas de radio atraviesan nuestro cuerpo sin hacer daño.

Pregunta

El espacio entre el Sol y la Tierra es casi un vacío perfecto; sin embargo, la luz infrarroja y la luz visible del Sol calientan la superficie de la Tierra.

¿Qué enunciado del texto explica mejor cómo llega esta energía a la Tierra?

Opciones

  • A. "Todas las ondas EM viajan a la misma rapidez en el espacio vacío".
  • B. "Las ondas EM de mayor frecuencia también transportan más energía".
  • C. "La luz es solo una pequeña parte de una familia de ondas mucho más grande".
  • D. "No necesitan un medio (materia) para viajar, así que pueden cruzar el vacío del espacio".
Pista

La conducción y la convección necesitan partículas de materia. ¿Qué hace diferentes a las ondas EM?

Pregunta 11 de 36

The Electromagnetic Spectrum

Light is only one small part of a much larger family of waves called the electromagnetic (EM) spectrum. All EM waves travel at the same speed in empty space, about 3.0 \times 10^8 meters per second. Unlike sound, they do not need a medium (matter) to travel through, so they can cross the vacuum of space. That is how energy from the Sun reaches Earth.

The waves differ in wavelength (the distance from one crest to the next) and frequency (how many waves pass a point each second). The diagram below shows the order of the bands.

The electromagnetic spectrum, not to scale, shown as seven bands from left to right: radio (radio, TV), microwave (ovens, cell phones), infrared (heat lamps, remotes), visible light (human vision), ultraviolet (sunburn, tanning), X-ray (medical images), gamma (nuclear decay). An arrow pointing right shows increasing frequency and energy. An arrow pointing left shows increasing wavelength. Radio radio, TV Microwave ovens, cell phones Infrared heat lamps, remotes Visible human vision Ultraviolet sunburn, tanning X-ray medical images Gamma nuclear decay Increasing frequency and energy Increasing wavelength
The electromagnetic spectrum

For any wave, speed equals frequency times wavelength. Because all EM waves have the same speed, a wave with a higher frequency must have a shorter wavelength. Higher-frequency EM waves also carry more energy, which is why ultraviolet light can damage skin cells while radio waves pass through our bodies harmlessly.

Based on the diagram and the passage, how do gamma rays compare with radio waves?

Opciones de respuesta
Pista

Use both arrows on the diagram. Which way does wavelength increase? Which way does frequency increase?

Ver en español
Texto: El espectro electromagnético

La luz es solo una pequeña parte de una familia de ondas mucho más grande llamada espectro electromagnético (EM). Todas las ondas EM viajan a la misma rapidez en el espacio vacío, unos 3.0 \times 10^8 metros por segundo. A diferencia del sonido, no necesitan un medio (materia) para viajar, así que pueden cruzar el vacío del espacio. Así es como la energía del Sol llega a la Tierra.

Las ondas se diferencian por su longitud de onda (la distancia de una cresta a la siguiente) y su frecuencia (cuántas ondas pasan por un punto cada segundo). El diagrama de abajo muestra el orden de las bandas.

En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda. Como todas las ondas EM tienen la misma rapidez, una onda con mayor frecuencia debe tener una longitud de onda más corta. Las ondas EM de mayor frecuencia también transportan más energía; por eso la luz ultravioleta puede dañar las células de la piel, mientras que las ondas de radio atraviesan nuestro cuerpo sin hacer daño.

Pregunta

Según el diagrama y el texto, ¿cómo se comparan los rayos gamma con las ondas de radio?

Opciones

  • A. Los rayos gamma tienen una longitud de onda más corta y una frecuencia más alta.
  • B. Los rayos gamma tienen una longitud de onda más larga y una frecuencia más alta.
  • C. Los rayos gamma tienen una longitud de onda más corta y una frecuencia más baja.
  • D. Los rayos gamma viajan más rápido que las ondas de radio.
Pista

Usa las dos flechas del diagrama. ¿Hacia qué lado aumenta la longitud de onda (wavelength)? ¿Hacia qué lado aumenta la frecuencia (frequency)?

Pregunta 12 de 36

Arrastrar y soltar
Where Millbrook Gets Its Electricity

The town of Millbrook (a fictional town) published how much electricity it used last year from each energy source. Electrical energy is measured here in gigawatt-hours (GWh).

Energy sourceElectricity (GWh)
Natural gas420
Coal180
Nuclear (uranium)150
Wind120
Hydroelectric (river dam)70
Solar60
Total1,000

Renewable energy sources are replaced naturally in a human lifetime, such as sunlight, wind and flowing water. Nonrenewable sources, such as coal, natural gas, oil and uranium, exist in limited amounts and take millions of years to form or cannot be replaced at all. The town council wants at least 40% of its electricity to come from renewable sources within ten years.

Use the definitions in the passage. Drag each energy source into the correct category.

RenewableNonrenewable

Toca una ficha y luego toca un recuadro para colocarla.

Pista

Ask: will nature replace this source within a human lifetime?

Ver en español
Texto: De dónde obtiene Millbrook su electricidad

El pueblo de Millbrook (un pueblo ficticio) publicó cuánta electricidad usó el año pasado de cada fuente de energía. Aquí la energía eléctrica se mide en gigavatios-hora (GWh).

Fuente de energíaElectricidad (GWh)
Gas natural420
Carbón180
Nuclear (uranio)150
Eólica120
Hidroeléctrica (presa en un río)70
Solar60
Total1,000

Las fuentes de energía renovables se reponen de forma natural en el transcurso de una vida humana, como la luz del sol, el viento y el agua que corre. Las fuentes no renovables, como el carbón, el gas natural, el petróleo y el uranio, existen en cantidades limitadas y tardan millones de años en formarse o no se pueden reponer. El concejo del pueblo quiere que al menos el 40% de su electricidad provenga de fuentes renovables dentro de diez años.

Pregunta

Usa las definiciones del texto. Arrastra cada fuente de energía a la categoría correcta.

RenovableNo renovable
__________

Opciones

  • Eólica
  • Solar
  • Hidroeléctrica
  • Gas natural
  • Carbón
  • Nuclear (uranio)
Pista

Pregúntate: ¿la naturaleza repondrá esta fuente en el transcurso de una vida humana?

Pregunta 13 de 36

Where Millbrook Gets Its Electricity

The town of Millbrook (a fictional town) published how much electricity it used last year from each energy source. Electrical energy is measured here in gigawatt-hours (GWh).

Energy sourceElectricity (GWh)
Natural gas420
Coal180
Nuclear (uranium)150
Wind120
Hydroelectric (river dam)70
Solar60
Total1,000

Renewable energy sources are replaced naturally in a human lifetime, such as sunlight, wind and flowing water. Nonrenewable sources, such as coal, natural gas, oil and uranium, exist in limited amounts and take millions of years to form or cannot be replaced at all. The town council wants at least 40% of its electricity to come from renewable sources within ten years.

What percent of Millbrook's electricity last year came from renewable sources?

Opciones de respuesta
Pista

Add up only the sources that nature replaces, then compare with the total.

Ver en español
Texto: De dónde obtiene Millbrook su electricidad

El pueblo de Millbrook (un pueblo ficticio) publicó cuánta electricidad usó el año pasado de cada fuente de energía. Aquí la energía eléctrica se mide en gigavatios-hora (GWh).

Fuente de energíaElectricidad (GWh)
Gas natural420
Carbón180
Nuclear (uranio)150
Eólica120
Hidroeléctrica (presa en un río)70
Solar60
Total1,000

Las fuentes de energía renovables se reponen de forma natural en el transcurso de una vida humana, como la luz del sol, el viento y el agua que corre. Las fuentes no renovables, como el carbón, el gas natural, el petróleo y el uranio, existen en cantidades limitadas y tardan millones de años en formarse o no se pueden reponer. El concejo del pueblo quiere que al menos el 40% de su electricidad provenga de fuentes renovables dentro de diez años.

Pregunta

¿Qué porcentaje de la electricidad de Millbrook del año pasado provino de fuentes renovables?

Opciones

  • A. 18%
  • B. 25%
  • C. 40%
  • D. 75%
Pista

Suma solo las fuentes que la naturaleza repone y luego compáralas con el total.

Pregunta 14 de 36

A solar garden light has a small solar panel on top and a rechargeable battery inside. During the day, sunlight striking the panel charges the battery. At night, the battery powers a small bulb that glows.

Which sequence correctly shows the energy transformations, from morning to night?

Opciones de respuesta
Pista

The energy has to be stored somewhere between day and night. What kind of energy does a charged battery hold?

Ver en español

Pregunta

Una lámpara solar de jardín tiene un pequeño panel solar arriba y una batería recargable adentro. Durante el día, la luz del sol que llega al panel carga la batería. En la noche, la batería hace funcionar un foco pequeño que brilla.

¿Qué secuencia muestra correctamente las transformaciones de energía, de la mañana a la noche?

Opciones

  • A. Luz → eléctrica → química → eléctrica → luz
  • B. Luz → eléctrica → luz
  • C. Luz → química → térmica → luz
  • D. Química → eléctrica → luz → eléctrica
Pista

La energía tiene que almacenarse en algún lugar entre el día y la noche. ¿Qué tipo de energía guarda una batería cargada?

Pregunta 15 de 36

How a Hydroelectric Dam Works

At Pine Ridge Dam (a fictional dam), a tall concrete wall holds back a deep lake. Water from near the bottom of the lake enters a large pipe and falls about 90 m to the bottom of the dam, speeding up as it falls. At the bottom, the fast-moving water strikes the blades of a turbine and makes it spin. The turbine turns a shaft connected to a generator, where coils of wire spinning near powerful magnets produce an electric current. Power lines carry the electricity to homes and businesses.

After passing through the turbine, the water flows out into the river below the dam. Rain and melting snow in the mountains refill the lake every year. Engineers report that about 90% of the energy of the falling water ends up as electrical energy; the rest becomes thermal energy and sound because of friction in the pipe, turbine and generator.

Which statement best explains how hydroelectric energy at Pine Ridge Dam should be classified?

Opciones de respuesta
Pista

Renewable is about whether nature replaces the source within a human lifetime, not about efficiency.

Ver en español
Texto: Cómo funciona una presa hidroeléctrica

En la presa Pine Ridge (una presa ficticia), un muro alto de concreto contiene un lago profundo. El agua de cerca del fondo del lago entra a un tubo grande y cae unos 90 m hasta la base de la presa, aumentando su rapidez mientras cae. Abajo, el agua que se mueve rápido golpea las aspas de una turbina y la hace girar. La turbina hace girar un eje conectado a un generador, donde unas bobinas de alambre que giran cerca de imanes potentes producen una corriente eléctrica. Las líneas eléctricas llevan la electricidad a casas y negocios.

Después de pasar por la turbina, el agua sale al río debajo de la presa. La lluvia y la nieve que se derrite en las montañas vuelven a llenar el lago cada año. Los ingenieros informan que cerca del 90% de la energía del agua que cae termina como energía eléctrica; el resto se convierte en energía térmica y sonido por la fricción en el tubo, la turbina y el generador.

Pregunta

¿Qué enunciado explica mejor cómo se debe clasificar la energía hidroeléctrica de la presa Pine Ridge?

Opciones

  • A. No renovable, porque el agua sale del lago y se gasta
  • B. Renovable, porque la lluvia y la nieve que se derrite vuelven a llenar el lago cada año
  • C. Renovable, porque cerca del 90% de la energía del agua que cae se convierte en energía eléctrica
  • D. No renovable, porque parte de la energía se convierte en energía térmica y sonido
Pista

Ser renovable depende de si la naturaleza repone la fuente en el transcurso de una vida humana, no de la eficiencia.

Pregunta 16 de 36

Sand and Water Under a Heat Lamp

A student wanted to know why beach sand feels much hotter than the ocean on a sunny afternoon. She put 200 g of dry sand in one metal tray and 200 g of water in an identical tray. Both samples started at 20 °C. She hung the same model of heat lamp at the same distance above each tray and recorded each temperature every 2 minutes for 10 minutes.

Line graph of temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 60) versus time in minutes (x-axis, 0 to 10) for 200 g of sand and 200 g of water under identical heat lamps. Sand: 20 degrees C at 0 min, 27 degrees C at 2 min, 34 degrees C at 4 min, 41 degrees C at 6 min, 48 degrees C at 8 min, 55 degrees C at 10 min; Water: 20 degrees C at 0 min, 22 degrees C at 2 min, 24 degrees C at 4 min, 26 degrees C at 6 min, 28 degrees C at 8 min, 30 degrees C at 10 min. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 Time (min) Temperature (°C) Sand Water
Temperature of sand and water under heat lamps

The thermal energy needed to raise the temperature of 1 g of a substance by 1 °C is called its specific heat (c). Water has a specific heat of 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. Dry sand has a specific heat of about 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. The heat absorbed by a sample can be found with Q = mc\Delta T, where m is the mass in grams and \Delta T is the change in temperature.

Which statement best explains why the water's temperature rose much more slowly than the sand's?

Opciones de respuesta
Pista

Both samples had the same mass and the same kind of lamp. Which property in the passage is different for the two materials?

Ver en español
Texto: Arena y agua bajo una lámpara de calor

Una estudiante quería saber por qué la arena de la playa se siente mucho más caliente que el mar en una tarde soleada. Puso 200 g de arena seca en una bandeja de metal y 200 g de agua en una bandeja idéntica. Las dos muestras empezaron a 20 °C. Colgó el mismo modelo de lámpara de calor a la misma distancia sobre cada bandeja y anotó cada temperatura cada 2 minutos durante 10 minutos.

La energía térmica necesaria para subir 1 °C la temperatura de 1 g de una sustancia se llama calor específico (c). El agua tiene un calor específico de 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. La arena seca tiene un calor específico de unos 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. El calor que absorbe una muestra se puede hallar con Q = mc\Delta T, donde m es la masa en gramos y \Delta T es el cambio de temperatura.

Pregunta

¿Qué enunciado explica mejor por qué la temperatura del agua subió mucho más despacio que la de la arena?

Opciones

  • A. El agua tiene un calor específico más bajo, así que puede guardar menos energía.
  • B. La muestra de agua tenía más masa que la muestra de arena.
  • C. El agua tiene un calor específico más alto, así que cada gramo necesita más energía para calentarse 1 °C.
  • D. La energía térmica fluyó del agua hacia la arena.
Pista

Las dos muestras tenían la misma masa y el mismo tipo de lámpara. ¿Qué propiedad del texto es diferente para los dos materiales?

Pregunta 17 de 36

A delivery van speeds up on a highway ramp from 12 m/s to 24 m/s. Its mass does not change. Kinetic energy is given by KE = \frac{1}{2}mv^2.

How does the van's kinetic energy at 24 m/s compare with its kinetic energy at 12 m/s?

Opciones de respuesta
Pista

The speed is squared in the formula. What happens to a number when you double it and then square it?

Ver en español

Pregunta

Una camioneta de reparto aumenta su rapidez en una rampa de autopista de 12 m/s a 24 m/s. Su masa no cambia. La energía cinética está dada por KE = \frac{1}{2}mv^2.

¿Cómo se compara la energía cinética de la camioneta a 24 m/s con su energía cinética a 12 m/s?

Opciones

  • A. Es 2 veces mayor.
  • B. Es 8 veces mayor.
  • C. Es 4 veces mayor.
  • D. Es la misma, porque la masa no cambió.
Pista

En la fórmula, la rapidez está elevada al cuadrado. ¿Qué le pasa a un número cuando lo duplicas y luego lo elevas al cuadrado?

Pregunta 18 de 36

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Sand and Water Under a Heat Lamp

A student wanted to know why beach sand feels much hotter than the ocean on a sunny afternoon. She put 200 g of dry sand in one metal tray and 200 g of water in an identical tray. Both samples started at 20 °C. She hung the same model of heat lamp at the same distance above each tray and recorded each temperature every 2 minutes for 10 minutes.

Line graph of temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 60) versus time in minutes (x-axis, 0 to 10) for 200 g of sand and 200 g of water under identical heat lamps. Sand: 20 degrees C at 0 min, 27 degrees C at 2 min, 34 degrees C at 4 min, 41 degrees C at 6 min, 48 degrees C at 8 min, 55 degrees C at 10 min; Water: 20 degrees C at 0 min, 22 degrees C at 2 min, 24 degrees C at 4 min, 26 degrees C at 6 min, 28 degrees C at 8 min, 30 degrees C at 10 min. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 Time (min) Temperature (°C) Sand Water
Temperature of sand and water under heat lamps

The thermal energy needed to raise the temperature of 1 g of a substance by 1 °C is called its specific heat (c). Water has a specific heat of 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. Dry sand has a specific heat of about 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. The heat absorbed by a sample can be found with Q = mc\Delta T, where m is the mass in grams and \Delta T is the change in temperature.

Use the graph and the formula Q = mc\Delta T from the passage.

How much thermal energy did the water absorb during the 10 minutes?

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Read the water's starting and ending temperatures from the graph. ΔT is the change, not the final temperature.

Ver en español
Texto: Arena y agua bajo una lámpara de calor

Una estudiante quería saber por qué la arena de la playa se siente mucho más caliente que el mar en una tarde soleada. Puso 200 g de arena seca en una bandeja de metal y 200 g de agua en una bandeja idéntica. Las dos muestras empezaron a 20 °C. Colgó el mismo modelo de lámpara de calor a la misma distancia sobre cada bandeja y anotó cada temperatura cada 2 minutos durante 10 minutos.

La energía térmica necesaria para subir 1 °C la temperatura de 1 g de una sustancia se llama calor específico (c). El agua tiene un calor específico de 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. La arena seca tiene un calor específico de unos 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. El calor que absorbe una muestra se puede hallar con Q = mc\Delta T, donde m es la masa en gramos y \Delta T es el cambio de temperatura.

Pregunta

Usa la gráfica y la fórmula Q = mc\Delta T del texto.

¿Cuánta energía térmica absorbió el agua durante los 10 minutos?

_____ J

Pista

Lee en la gráfica las temperaturas inicial y final del agua. ΔT es el cambio, no la temperatura final.

Pregunta 19 de 36

Completar
A Swinging Pendulum

A 2.0 kg metal ball, called a bob, hangs from a 1.0 m string. A student pulls the bob to point A and releases it from rest. The diagram shows the bob at five moments during its first swing and the height of each point above the lowest point of the swing.

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pendulum swinging through points A to E

As the bob swings down, its gravitational potential energy changes into kinetic energy. As it swings up the other side, kinetic energy changes back into potential energy. Potential energy can be found with PE = mgh, where g = 9.8\ \text{m/s}^2, and kinetic energy with KE = \frac{1}{2}mv^2. During each swing, air resistance changes a small amount of the bob's energy into thermal energy.

Just before the student lets go, the bob is held still at point A. Taking the lowest point of the swing as zero height, calculate the bob's gravitational potential energy at A using PE = mgh and the values in the passage.

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Find the bob's mass in the passage and the height of point A on the diagram.

Ver en español
Texto: Un péndulo que oscila

Una bola de metal de 2.0 kg, llamada masa del péndulo, cuelga de un hilo de 1.0 m. Un estudiante lleva la bola hasta el punto A y la suelta desde el reposo. El diagrama muestra la bola en cinco momentos de su primera oscilación y la altura de cada punto sobre el punto más bajo de la oscilación.

Mientras la bola baja, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. Mientras sube por el otro lado, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La energía potencial se puede hallar con PE = mgh, donde g = 9.8\ \text{m/s}^2, y la energía cinética con KE = \frac{1}{2}mv^2. En cada oscilación, la resistencia del aire convierte una pequeña cantidad de la energía de la bola en energía térmica.

Pregunta

Justo antes de que el estudiante la suelte, la bola está quieta en el punto A. Tomando el punto más bajo de la oscilación como altura cero, calcula la energía potencial gravitacional de la bola en A usando PE = mgh y los valores del texto.

_____ J

Pista

Busca la masa de la bola en el texto y la altura del punto A en el diagrama.

Pregunta 20 de 36

A Swinging Pendulum

A 2.0 kg metal ball, called a bob, hangs from a 1.0 m string. A student pulls the bob to point A and releases it from rest. The diagram shows the bob at five moments during its first swing and the height of each point above the lowest point of the swing.

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pendulum swinging through points A to E

As the bob swings down, its gravitational potential energy changes into kinetic energy. As it swings up the other side, kinetic energy changes back into potential energy. Potential energy can be found with PE = mgh, where g = 9.8\ \text{m/s}^2, and kinetic energy with KE = \frac{1}{2}mv^2. During each swing, air resistance changes a small amount of the bob's energy into thermal energy.

Compare the bob at point B with the bob at point D. Which statement is correct?

Opciones de respuesta
Pista

Look at the heights of B and D. The lower point has turned more of its potential energy into motion.

Ver en español
Texto: Un péndulo que oscila

Una bola de metal de 2.0 kg, llamada masa del péndulo, cuelga de un hilo de 1.0 m. Un estudiante lleva la bola hasta el punto A y la suelta desde el reposo. El diagrama muestra la bola en cinco momentos de su primera oscilación y la altura de cada punto sobre el punto más bajo de la oscilación.

Mientras la bola baja, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. Mientras sube por el otro lado, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La energía potencial se puede hallar con PE = mgh, donde g = 9.8\ \text{m/s}^2, y la energía cinética con KE = \frac{1}{2}mv^2. En cada oscilación, la resistencia del aire convierte una pequeña cantidad de la energía de la bola en energía térmica.

Pregunta

Compara la bola en el punto B con la bola en el punto D. ¿Qué enunciado es correcto?

Opciones

  • A. La bola tiene más energía cinética en D que en B, porque D está más alto.
  • B. La bola tiene más energía cinética en B que en D, porque B está más bajo.
  • C. La bola tiene la misma energía cinética en B y en D, porque su masa no cambia.
  • D. La bola tiene más energía potencial en B que en D, porque en B se mueve hacia abajo.
Pista

Observa las alturas de B y D. El punto más bajo ha convertido más de su energía potencial en movimiento.

Pregunta 21 de 36

Arrastrar y soltar
How a Hydroelectric Dam Works

At Pine Ridge Dam (a fictional dam), a tall concrete wall holds back a deep lake. Water from near the bottom of the lake enters a large pipe and falls about 90 m to the bottom of the dam, speeding up as it falls. At the bottom, the fast-moving water strikes the blades of a turbine and makes it spin. The turbine turns a shaft connected to a generator, where coils of wire spinning near powerful magnets produce an electric current. Power lines carry the electricity to homes and businesses.

After passing through the turbine, the water flows out into the river below the dam. Rain and melting snow in the mountains refill the lake every year. Engineers report that about 90% of the energy of the falling water ends up as electrical energy; the rest becomes thermal energy and sound because of friction in the pipe, turbine and generator.

Use the passage. Drag each form of energy into the correct order, from the first step to the last step, as energy moves through the dam.

Step 1Step 2Step 3Step 4

Toca una ficha y luego toca un recuadro para colocarla.

Pista

Follow the water: where is it before it falls, while it falls, and what does it push on?

Ver en español
Texto: Cómo funciona una presa hidroeléctrica

En la presa Pine Ridge (una presa ficticia), un muro alto de concreto contiene un lago profundo. El agua de cerca del fondo del lago entra a un tubo grande y cae unos 90 m hasta la base de la presa, aumentando su rapidez mientras cae. Abajo, el agua que se mueve rápido golpea las aspas de una turbina y la hace girar. La turbina hace girar un eje conectado a un generador, donde unas bobinas de alambre que giran cerca de imanes potentes producen una corriente eléctrica. Las líneas eléctricas llevan la electricidad a casas y negocios.

Después de pasar por la turbina, el agua sale al río debajo de la presa. La lluvia y la nieve que se derrite en las montañas vuelven a llenar el lago cada año. Los ingenieros informan que cerca del 90% de la energía del agua que cae termina como energía eléctrica; el resto se convierte en energía térmica y sonido por la fricción en el tubo, la turbina y el generador.

Pregunta

Usa el texto. Arrastra cada forma de energía al orden correcto, del primer paso al último, a medida que la energía pasa por la presa.

Paso 1Paso 2Paso 3Paso 4
____________________

Opciones

  • Energía potencial gravitacional del agua en el lago
  • Energía cinética del agua que cae
  • Energía cinética de la turbina que gira
  • Energía eléctrica del generador
Pista

Sigue el agua: ¿dónde está antes de caer, mientras cae y qué empuja?

Pregunta 22 de 36

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Comparing Light Bulbs

A hardware store tested three bulbs that give off the same amount of light. For each bulb, the table shows how much electrical energy goes into the bulb each second and how much of it comes out as light each second. All of the energy that does not come out as light becomes thermal energy, which is why some bulbs get hot.

Bulb typeElectrical energy in each second (J)Light energy out each second (J)
Incandescent603
Compact fluorescent (CFL)153
LED103

The efficiency of a device tells what percent of the energy put in comes out in the useful form:

\text{efficiency} = \frac{\text{useful energy out}}{\text{total energy in}} \times 100\%

Use the table and the efficiency formula in the passage.

What is the efficiency of the LED bulb?

%

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Useful energy out goes on top of the fraction; total energy in goes on the bottom.

Ver en español
Texto: Comparación de focos

Una ferretería probó tres focos que dan la misma cantidad de luz. Para cada foco, la tabla muestra cuánta energía eléctrica entra al foco cada segundo y cuánta sale como luz cada segundo. Toda la energía que no sale como luz se convierte en energía térmica; por eso algunos focos se calientan.

Tipo de focoEnergía eléctrica que entra cada segundo (J)Energía de luz que sale cada segundo (J)
Incandescente603
Fluorescente compacto (CFL)153
LED103

La eficiencia de un aparato indica qué porcentaje de la energía que entra sale en la forma útil:

\text{eficiencia} = \frac{\text{energía útil de salida}}{\text{energía total de entrada}} \times 100\%

Pregunta

Usa la tabla y la fórmula de eficiencia del texto.

¿Cuál es la eficiencia del foco LED?

_____ %

Pista

La energía útil de salida va arriba en la fracción; la energía total de entrada va abajo.

Pregunta 23 de 36

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Keeping Coffee Hot

A student wanted to know which kind of cup keeps a hot drink warm the longest. She poured 200 g of water at 80 °C into each of three cups: a foam cup, a ceramic mug and a thin steel mug. The cups had the same shape and no lids, and the room stayed at 22 °C. She recorded the water temperature in each cup every 4 minutes for 20 minutes.

Line graph of water temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 90) versus time in minutes (x-axis, 0 to 20) for 200 g of hot water in three cups. Foam cup: 80 degrees C at 0 min, 76 degrees C at 4 min, 72 degrees C at 8 min, 69 degrees C at 12 min, 66 degrees C at 16 min, 63 degrees C at 20 min; Ceramic mug: 80 degrees C at 0 min, 71 degrees C at 4 min, 64 degrees C at 8 min, 58 degrees C at 12 min, 53 degrees C at 16 min, 49 degrees C at 20 min; Steel mug: 80 degrees C at 0 min, 66 degrees C at 4 min, 56 degrees C at 8 min, 48 degrees C at 12 min, 42 degrees C at 16 min, 38 degrees C at 20 min. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 4 8 12 16 20 Time (minutes) Water temperature (°C) Foam cup Ceramic mug Steel mug 63 °C 49 °C 38 °C
Water temperature in three cups over 20 minutes

Thermal energy always moves from a warmer object to a cooler one. In this setup, energy moved from the hot water, through the cup walls, into the cooler room air. Materials that let thermal energy pass through easily are called conductors; materials that slow it down are called insulators.

The heat lost by the water in a cup can be found with Q = mc\Delta T, where m is the mass of the water in grams, c = 4.18\text{ J/g}\cdot\text{°C} for water, and \Delta T is the change in temperature.

Using the graph, how many more joules of thermal energy did the water in the steel mug lose than the water in the foam cup during the 20 minutes?

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Find each cup's temperature drop from the graph first. The mass and c are the same for both.

Ver en español
Texto: Cómo mantener caliente el café

Una estudiante quería saber qué tipo de vaso mantiene caliente una bebida por más tiempo. Echó 200 g de agua a 80 °C en cada uno de tres recipientes: un vaso de espuma, una taza de cerámica y una taza delgada de acero. Los recipientes tenían la misma forma y no tenían tapa, y el cuarto se mantuvo a 22 °C. Ella anotó la temperatura del agua en cada recipiente cada 4 minutos durante 20 minutos.

La energía térmica siempre pasa de un objeto más caliente a uno más frío. En este experimento, la energía pasó del agua caliente, a través de las paredes del recipiente, al aire más frío del cuarto. Los materiales que dejan pasar fácilmente la energía térmica se llaman conductores; los materiales que la frenan se llaman aislantes.

Pregunta

El calor que pierde el agua de un recipiente se puede hallar con Q = mc\Delta T, donde m es la masa del agua en gramos, c = 4.18\text{ J/g}\cdot\text{°C} para el agua, y \Delta T es el cambio de temperatura.

Usando la gráfica, ¿cuántos julios más de energía térmica perdió el agua de la taza de acero que el agua del vaso de espuma durante los 20 minutos?

_____ J

Pista

Primero halla en la gráfica cuánto bajó la temperatura en cada recipiente. La masa y c son iguales para los dos.

Pregunta 24 de 36

Energy on a Roller Coaster

A roller coaster has no engine after the first hill. A chain lifts the car to the top of hill A, and from then on gravity does the work. The diagram shows the track. The car has a mass of 500 kg and starts at rest at point A.

Side view of a roller coaster track. A car starts at rest at point A, 40 m high. The track drops to point B (0 m, ground level), rises to point C (25 m), drops to point D (5 m) and rises to point E (15 m). Heights are marked on a vertical axis from 0 to 40 m. 0 10 20 30 40 Height (m) A (40 m) B (0 m) C (25 m) D (5 m) E (15 m) car
Roller coaster track with points A through E

As the car rolls down, its gravitational potential energy (stored energy due to height) changes into kinetic energy (energy of motion). As it climbs the next hill, kinetic energy changes back into potential energy. The total amount of energy stays the same, but friction with the track and air resistance turn a small part of it into thermal energy and sound along the way. That is why each hill on a real coaster must be lower than the first one.

Use the passage and PE = mgh, with g = 9.8\text{ m/s}^2.

Sensors on the coaster show that the car's kinetic energy at point B is 180,000 J. Which statement is best supported by this measurement and the passage?

Opciones de respuesta
Pista

First find the car's total energy at A. Then compare it with the kinetic energy measured at B, where the height is 0 m.

Ver en español
Texto: La energía en una montaña rusa

Una montaña rusa no tiene motor después de la primera subida. Una cadena sube el carro hasta la cima de la colina A, y de ahí en adelante la gravedad hace el trabajo. El diagrama muestra la pista. El carro tiene una masa de 500 kg y empieza en reposo en el punto A.

Mientras el carro baja, su energía potencial gravitacional (energía almacenada por la altura) se convierte en energía cinética (energía del movimiento). Cuando sube la siguiente colina, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La cantidad total de energía sigue siendo la misma, pero la fricción con la pista y la resistencia del aire convierten una pequeña parte en energía térmica y sonido durante el recorrido. Por eso, en una montaña rusa real, cada colina debe ser más baja que la primera.

Pregunta

Usa el texto y PE = mgh, con g = 9.8\text{ m/s}^2.

Los sensores de la montaña rusa muestran que la energía cinética del carro en el punto B es de 180,000 J. ¿Qué enunciado está mejor apoyado por esta medición y el texto?

Opciones

  • A. Unos 16,000 J de energía fueron destruidos por la fricción entre A y B.
  • B. Unos 16,000 J se convirtieron en energía térmica y sonido por la fricción y la resistencia del aire.
  • C. El carro ganó 16,000 J de energía al aumentar su rapidez entre A y B.
  • D. El carro tenía un total de 376,000 J de energía en el punto B.
Pista

Primero halla la energía total del carro en A. Luego compárala con la energía cinética medida en B, donde la altura es 0 m.

Pregunta 25 de 36

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The Electromagnetic Spectrum

Light is only one small part of a much larger family of waves called the electromagnetic (EM) spectrum. All EM waves travel at the same speed in empty space, about 3.0 \times 10^8 meters per second. Unlike sound, they do not need a medium (matter) to travel through, so they can cross the vacuum of space. That is how energy from the Sun reaches Earth.

The waves differ in wavelength (the distance from one crest to the next) and frequency (how many waves pass a point each second). The diagram below shows the order of the bands.

The electromagnetic spectrum, not to scale, shown as seven bands from left to right: radio (radio, TV), microwave (ovens, cell phones), infrared (heat lamps, remotes), visible light (human vision), ultraviolet (sunburn, tanning), X-ray (medical images), gamma (nuclear decay). An arrow pointing right shows increasing frequency and energy. An arrow pointing left shows increasing wavelength. Radio radio, TV Microwave ovens, cell phones Infrared heat lamps, remotes Visible human vision Ultraviolet sunburn, tanning X-ray medical images Gamma nuclear decay Increasing frequency and energy Increasing wavelength
The electromagnetic spectrum

For any wave, speed equals frequency times wavelength. Because all EM waves have the same speed, a wave with a higher frequency must have a shorter wavelength. Higher-frequency EM waves also carry more energy, which is why ultraviolet light can damage skin cells while radio waves pass through our bodies harmlessly.

A radio station broadcasts at a frequency of 100 MHz (1 MHz = 1,000,000 Hz). Use the passage and the wave equation v = f\lambda, where v is the wave speed, f is the frequency and \lambda is the wavelength.

What is the wavelength of the station's radio waves?

m

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Convert megahertz to hertz first, then solve the equation for wavelength. The speed of all EM waves is in the passage.

Ver en español
Texto: El espectro electromagnético

La luz es solo una pequeña parte de una familia de ondas mucho más grande llamada espectro electromagnético (EM). Todas las ondas EM viajan a la misma rapidez en el espacio vacío, unos 3.0 \times 10^8 metros por segundo. A diferencia del sonido, no necesitan un medio (materia) para viajar, así que pueden cruzar el vacío del espacio. Así es como la energía del Sol llega a la Tierra.

Las ondas se diferencian por su longitud de onda (la distancia de una cresta a la siguiente) y su frecuencia (cuántas ondas pasan por un punto cada segundo). El diagrama de abajo muestra el orden de las bandas.

En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda. Como todas las ondas EM tienen la misma rapidez, una onda con mayor frecuencia debe tener una longitud de onda más corta. Las ondas EM de mayor frecuencia también transportan más energía; por eso la luz ultravioleta puede dañar las células de la piel, mientras que las ondas de radio atraviesan nuestro cuerpo sin hacer daño.

Pregunta

Una estación de radio transmite a una frecuencia de 100 MHz (1 MHz = 1,000,000 Hz). Usa el texto y la ecuación de onda v = f\lambda, donde v es la rapidez de la onda, f es la frecuencia y \lambda es la longitud de onda.

¿Cuál es la longitud de onda de las ondas de radio de la estación?

_____ m

Pista

Primero convierte los megahercios a hercios y luego despeja la longitud de onda en la ecuación. La rapidez de todas las ondas EM está en el texto.

Pregunta 26 de 36

Comparing Light Bulbs

A hardware store tested three bulbs that give off the same amount of light. For each bulb, the table shows how much electrical energy goes into the bulb each second and how much of it comes out as light each second. All of the energy that does not come out as light becomes thermal energy, which is why some bulbs get hot.

Bulb typeElectrical energy in each second (J)Light energy out each second (J)
Incandescent603
Compact fluorescent (CFL)153
LED103

The efficiency of a device tells what percent of the energy put in comes out in the useful form:

\text{efficiency} = \frac{\text{useful energy out}}{\text{total energy in}} \times 100\%

According to the passage, how much electrical energy is changed into thermal energy by the incandescent bulb each second?

Opciones de respuesta
Pista

Energy is not destroyed. Whatever does not leave as light must leave in another form.

Ver en español
Texto: Comparación de focos

Una ferretería probó tres focos que dan la misma cantidad de luz. Para cada foco, la tabla muestra cuánta energía eléctrica entra al foco cada segundo y cuánta sale como luz cada segundo. Toda la energía que no sale como luz se convierte en energía térmica; por eso algunos focos se calientan.

Tipo de focoEnergía eléctrica que entra cada segundo (J)Energía de luz que sale cada segundo (J)
Incandescente603
Fluorescente compacto (CFL)153
LED103

La eficiencia de un aparato indica qué porcentaje de la energía que entra sale en la forma útil:

\text{eficiencia} = \frac{\text{energía útil de salida}}{\text{energía total de entrada}} \times 100\%

Pregunta

Según el texto, ¿cuánta energía eléctrica convierte en energía térmica el foco incandescente cada segundo?

Opciones

  • A. 3 J
  • B. 5 J
  • C. 63 J
  • D. 57 J
Pista

La energía no se destruye. Lo que no sale como luz tiene que salir en otra forma.

Pregunta 27 de 36

Sand and Water Under a Heat Lamp

A student wanted to know why beach sand feels much hotter than the ocean on a sunny afternoon. She put 200 g of dry sand in one metal tray and 200 g of water in an identical tray. Both samples started at 20 °C. She hung the same model of heat lamp at the same distance above each tray and recorded each temperature every 2 minutes for 10 minutes.

Line graph of temperature in degrees Celsius (y-axis, 0 to 60) versus time in minutes (x-axis, 0 to 10) for 200 g of sand and 200 g of water under identical heat lamps. Sand: 20 degrees C at 0 min, 27 degrees C at 2 min, 34 degrees C at 4 min, 41 degrees C at 6 min, 48 degrees C at 8 min, 55 degrees C at 10 min; Water: 20 degrees C at 0 min, 22 degrees C at 2 min, 24 degrees C at 4 min, 26 degrees C at 6 min, 28 degrees C at 8 min, 30 degrees C at 10 min. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 Time (min) Temperature (°C) Sand Water
Temperature of sand and water under heat lamps

The thermal energy needed to raise the temperature of 1 g of a substance by 1 °C is called its specific heat (c). Water has a specific heat of 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. Dry sand has a specific heat of about 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. The heat absorbed by a sample can be found with Q = mc\Delta T, where m is the mass in grams and \Delta T is the change in temperature.

Suppose the student had left the lamps on for 2 more minutes and the temperatures kept changing at the same rates shown on the graph.

Which prediction for the temperatures at 12 minutes is best supported?

Opciones de respuesta
Pista

Find how much each sample's temperature rose in each 2-minute step, then add one more step.

Ver en español
Texto: Arena y agua bajo una lámpara de calor

Una estudiante quería saber por qué la arena de la playa se siente mucho más caliente que el mar en una tarde soleada. Puso 200 g de arena seca en una bandeja de metal y 200 g de agua en una bandeja idéntica. Las dos muestras empezaron a 20 °C. Colgó el mismo modelo de lámpara de calor a la misma distancia sobre cada bandeja y anotó cada temperatura cada 2 minutos durante 10 minutos.

La energía térmica necesaria para subir 1 °C la temperatura de 1 g de una sustancia se llama calor específico (c). El agua tiene un calor específico de 4.18\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. La arena seca tiene un calor específico de unos 0.84\ \text{J/(g}\cdot\text{°C)}. El calor que absorbe una muestra se puede hallar con Q = mc\Delta T, donde m es la masa en gramos y \Delta T es el cambio de temperatura.

Pregunta

Supón que la estudiante hubiera dejado las lámparas encendidas 2 minutos más y que las temperaturas siguieran cambiando al mismo ritmo que muestra la gráfica.

¿Qué predicción de las temperaturas a los 12 minutos está mejor apoyada?

Opciones

  • A. Arena unos 58.5 °C, agua unos 31 °C
  • B. Arena unos 62 °C, agua unos 32 °C
  • C. Arena unos 69 °C, agua unos 34 °C
  • D. Arena unos 32 °C, agua unos 62 °C
Pista

Halla cuánto subió la temperatura de cada muestra en cada intervalo de 2 minutos y luego suma un intervalo más.

Pregunta 28 de 36

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A pitcher throws a baseball with a mass of 0.15 kg at a speed of 40 m/s. Use the formula KE = \frac{1}{2}mv^2.

What is the kinetic energy of the baseball?

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Square the speed first, then multiply by the mass and by one-half.

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Pregunta

Un lanzador lanza una pelota de béisbol con una masa de 0.15 kg a una rapidez de 40 m/s. Usa la fórmula KE = \frac{1}{2}mv^2.

¿Cuál es la energía cinética de la pelota?

_____ J

Pista

Primero eleva la rapidez al cuadrado y luego multiplica por la masa y por un medio.

Pregunta 29 de 36

A hiker with a mass of 60 kg climbs a hill. A fitness tracker estimates that the hiker gained 88,200 J of gravitational potential energy. Use PE = mgh, with g = 9.8\ \text{m/s}^2.

How much higher is the top of the hill than the starting point?

Opciones de respuesta
Pista

Rearrange the formula to get h by itself: divide the energy by both m and g.

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Pregunta

Una excursionista con una masa de 60 kg sube una colina. Un monitor de actividad física calcula que la excursionista ganó 88,200 J de energía potencial gravitacional. Usa PE = mgh, con g = 9.8\ \text{m/s}^2.

¿Cuánto más alta está la cima de la colina que el punto de partida?

Opciones

  • A. 150 m
  • B. 1,470 m
  • C. 9,000 m
  • D. 51,861,600 m
Pista

Despeja h en la fórmula: divide la energía entre m y entre g.

Pregunta 30 de 36

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Electromagnetic Waves at Home

Many everyday devices send or use electromagnetic (EM) waves. All EM waves travel through empty space at the same speed, about 3.0 \times 10^8 m/s. For any wave, speed equals frequency times wavelength: v = f\lambda. The higher the frequency of an EM wave, the more energy it carries.

DeviceType of EM waveFrequency (Hz)
AM radioRadio wave1.0 \times 10^{6}
Wi-Fi routerMicrowave5.0 \times 10^{9}
TV remote controlInfrared3.0 \times 10^{14}
Tanning lampUltraviolet9.0 \times 10^{14}
Dental X-ray machineX-ray3.0 \times 10^{18}

Visible light has frequencies between about 4.0 \times 10^{14} Hz (red) and 7.5 \times 10^{14} Hz (violet).

Use the table and the wave equation v = f\lambda from the passage.

What is the wavelength of the waves sent by the Wi-Fi router?

m

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Solve the wave equation for λ: divide the speed by the frequency. Subtract the exponents when you divide powers of ten.

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Texto: Ondas electromagnéticas en casa

Muchos aparatos de uso diario envían o usan ondas electromagnéticas (EM). Todas las ondas EM viajan por el espacio vacío a la misma rapidez, unos 3.0 \times 10^8 m/s. En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda: v = f\lambda. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda EM, más energía transporta.

AparatoTipo de onda EMFrecuencia (Hz)
Radio AMOnda de radio1.0 \times 10^{6}
Enrutador wifiMicroonda5.0 \times 10^{9}
Control remoto de TVInfrarrojo3.0 \times 10^{14}
Lámpara de bronceadoUltravioleta9.0 \times 10^{14}
Aparato de rayos X dentalRayos X3.0 \times 10^{18}

La luz visible tiene frecuencias entre unos 4.0 \times 10^{14} Hz (rojo) y 7.5 \times 10^{14} Hz (violeta).

Pregunta

Usa la tabla y la ecuación de onda v = f\lambda del texto.

¿Cuál es la longitud de onda de las ondas que envía el enrutador wifi?

_____ m

Pista

Despeja λ en la ecuación de onda: divide la rapidez entre la frecuencia. Resta los exponentes cuando dividas potencias de diez.

Pregunta 31 de 36

A Swinging Pendulum

A 2.0 kg metal ball, called a bob, hangs from a 1.0 m string. A student pulls the bob to point A and releases it from rest. The diagram shows the bob at five moments during its first swing and the height of each point above the lowest point of the swing.

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pendulum swinging through points A to E

As the bob swings down, its gravitational potential energy changes into kinetic energy. As it swings up the other side, kinetic energy changes back into potential energy. Potential energy can be found with PE = mgh, where g = 9.8\ \text{m/s}^2, and kinetic energy with KE = \frac{1}{2}mv^2. During each swing, air resistance changes a small amount of the bob's energy into thermal energy.

Ignore air resistance. Use the passage, PE = mgh and KE = \frac{1}{2}mv^2.

About how fast is the bob moving when it passes through point C?

Opciones de respuesta
Pista

First find the potential energy at A. At C, all of it has become kinetic energy. Then solve the KE formula for v.

Ver en español
Texto: Un péndulo que oscila

Una bola de metal de 2.0 kg, llamada masa del péndulo, cuelga de un hilo de 1.0 m. Un estudiante lleva la bola hasta el punto A y la suelta desde el reposo. El diagrama muestra la bola en cinco momentos de su primera oscilación y la altura de cada punto sobre el punto más bajo de la oscilación.

Mientras la bola baja, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. Mientras sube por el otro lado, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La energía potencial se puede hallar con PE = mgh, donde g = 9.8\ \text{m/s}^2, y la energía cinética con KE = \frac{1}{2}mv^2. En cada oscilación, la resistencia del aire convierte una pequeña cantidad de la energía de la bola en energía térmica.

Pregunta

Ignora la resistencia del aire. Usa el texto, PE = mgh y KE = \frac{1}{2}mv^2.

¿Aproximadamente a qué rapidez se mueve la bola cuando pasa por el punto C?

Opciones

  • A. 1.4 m/s
  • B. 2.0 m/s
  • C. 2.8 m/s
  • D. 3.9 m/s
Pista

Primero halla la energía potencial en A. En C, toda se ha convertido en energía cinética. Luego despeja v en la fórmula de KE.

Pregunta 32 de 36

A Swinging Pendulum

A 2.0 kg metal ball, called a bob, hangs from a 1.0 m string. A student pulls the bob to point A and releases it from rest. The diagram shows the bob at five moments during its first swing and the height of each point above the lowest point of the swing.

Diagram of a pendulum with a 2.0 kg bob on a 1.0 m string, released from rest at point A. The bob swings through points A, B, C, D and E. Heights above the lowest point: A 0.20 m (release point, left), B 0.05 m (left), C 0 m (lowest point, directly below the pivot), D 0.10 m (right), E 0.18 m (highest point reached on the right side). lowest point (0 m) A 0.20 m B 0.05 m C 0.00 m D 0.10 m E 0.18 m pivot Released from rest at A
Pendulum swinging through points A to E

As the bob swings down, its gravitational potential energy changes into kinetic energy. As it swings up the other side, kinetic energy changes back into potential energy. Potential energy can be found with PE = mgh, where g = 9.8\ \text{m/s}^2, and kinetic energy with KE = \frac{1}{2}mv^2. During each swing, air resistance changes a small amount of the bob's energy into thermal energy.

On its first swing, the bob reaches point E (0.18 m) on the right side instead of rising all the way to 0.20 m.

Which statement is best supported by the passage and the diagram?

Opciones de respuesta
Pista

Compare the potential energy at A and at E, where the bob is momentarily still. Where could the difference have gone?

Ver en español
Texto: Un péndulo que oscila

Una bola de metal de 2.0 kg, llamada masa del péndulo, cuelga de un hilo de 1.0 m. Un estudiante lleva la bola hasta el punto A y la suelta desde el reposo. El diagrama muestra la bola en cinco momentos de su primera oscilación y la altura de cada punto sobre el punto más bajo de la oscilación.

Mientras la bola baja, su energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. Mientras sube por el otro lado, la energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial. La energía potencial se puede hallar con PE = mgh, donde g = 9.8\ \text{m/s}^2, y la energía cinética con KE = \frac{1}{2}mv^2. En cada oscilación, la resistencia del aire convierte una pequeña cantidad de la energía de la bola en energía térmica.

Pregunta

En su primera oscilación, la bola llega al punto E (0.18 m) del lado derecho en vez de subir hasta 0.20 m.

¿Qué enunciado está mejor apoyado por el texto y el diagrama?

Opciones

  • A. Unos 0.39 J de la energía de la bola fueron destruidos por la resistencia del aire.
  • B. Unos 0.39 J de la energía de la bola se convirtieron en energía térmica por la resistencia del aire.
  • C. Unos 3.53 J de la energía de la bola se convirtieron en energía térmica por la resistencia del aire.
  • D. La bola ganó unos 0.39 J de energía cinética entre C y E.
Pista

Compara la energía potencial en A y en E, donde la bola está quieta por un momento. ¿A dónde pudo haberse ido la diferencia?

Pregunta 33 de 36

Comparing Light Bulbs

A hardware store tested three bulbs that give off the same amount of light. For each bulb, the table shows how much electrical energy goes into the bulb each second and how much of it comes out as light each second. All of the energy that does not come out as light becomes thermal energy, which is why some bulbs get hot.

Bulb typeElectrical energy in each second (J)Light energy out each second (J)
Incandescent603
Compact fluorescent (CFL)153
LED103

The efficiency of a device tells what percent of the energy put in comes out in the useful form:

\text{efficiency} = \frac{\text{useful energy out}}{\text{total energy in}} \times 100\%

An engineer designs a new bulb that gives off the same 3 J of light each second as the bulbs in the table, but with an efficiency of 40%.

How much electrical energy must go into the new bulb each second?

Opciones de respuesta
Pista

Write 40% as a decimal. Useful energy out = efficiency × energy in. Which number is unknown?

Ver en español
Texto: Comparación de focos

Una ferretería probó tres focos que dan la misma cantidad de luz. Para cada foco, la tabla muestra cuánta energía eléctrica entra al foco cada segundo y cuánta sale como luz cada segundo. Toda la energía que no sale como luz se convierte en energía térmica; por eso algunos focos se calientan.

Tipo de focoEnergía eléctrica que entra cada segundo (J)Energía de luz que sale cada segundo (J)
Incandescente603
Fluorescente compacto (CFL)153
LED103

La eficiencia de un aparato indica qué porcentaje de la energía que entra sale en la forma útil:

\text{eficiencia} = \frac{\text{energía útil de salida}}{\text{energía total de entrada}} \times 100\%

Pregunta

Un ingeniero diseña un foco nuevo que da los mismos 3 J de luz cada segundo que los focos de la tabla, pero con una eficiencia del 40%.

¿Cuánta energía eléctrica debe entrar al foco nuevo cada segundo?

Opciones

  • A. 1.2 J
  • B. 7.5 J
  • C. 4.2 J
  • D. 120 J
Pista

Escribe 40% como decimal. Energía útil de salida = eficiencia × energía de entrada. ¿Qué número es el desconocido?

Pregunta 34 de 36

Comparing Light Bulbs

A hardware store tested three bulbs that give off the same amount of light. For each bulb, the table shows how much electrical energy goes into the bulb each second and how much of it comes out as light each second. All of the energy that does not come out as light becomes thermal energy, which is why some bulbs get hot.

Bulb typeElectrical energy in each second (J)Light energy out each second (J)
Incandescent603
Compact fluorescent (CFL)153
LED103

The efficiency of a device tells what percent of the energy put in comes out in the useful form:

\text{efficiency} = \frac{\text{useful energy out}}{\text{total energy in}} \times 100\%

A store manager makes four claims based on the table. Which claim is supported by the data?

Opciones de respuesta
Pista

Test each claim against the numbers. Remember that all three bulbs give the same amount of light.

Ver en español
Texto: Comparación de focos

Una ferretería probó tres focos que dan la misma cantidad de luz. Para cada foco, la tabla muestra cuánta energía eléctrica entra al foco cada segundo y cuánta sale como luz cada segundo. Toda la energía que no sale como luz se convierte en energía térmica; por eso algunos focos se calientan.

Tipo de focoEnergía eléctrica que entra cada segundo (J)Energía de luz que sale cada segundo (J)
Incandescente603
Fluorescente compacto (CFL)153
LED103

La eficiencia de un aparato indica qué porcentaje de la energía que entra sale en la forma útil:

\text{eficiencia} = \frac{\text{energía útil de salida}}{\text{energía total de entrada}} \times 100\%

Pregunta

El gerente de una tienda hace cuatro afirmaciones basadas en la tabla. ¿Qué afirmación está apoyada por los datos?

Opciones

  • A. El foco LED es 6 veces más eficiente que el foco CFL.
  • B. El foco LED da más luz que los otros dos focos.
  • C. Cambiar un foco incandescente por un foco LED ahorra 50 J de energía eléctrica cada segundo sin reducir la luz.
  • D. El foco CFL convierte la mayor cantidad de energía eléctrica en energía térmica cada segundo.
Pista

Pon a prueba cada afirmación con los números. Recuerda que los tres focos dan la misma cantidad de luz.

Pregunta 35 de 36

Varias respuestas
Electromagnetic Waves at Home

Many everyday devices send or use electromagnetic (EM) waves. All EM waves travel through empty space at the same speed, about 3.0 \times 10^8 m/s. For any wave, speed equals frequency times wavelength: v = f\lambda. The higher the frequency of an EM wave, the more energy it carries.

DeviceType of EM waveFrequency (Hz)
AM radioRadio wave1.0 \times 10^{6}
Wi-Fi routerMicrowave5.0 \times 10^{9}
TV remote controlInfrared3.0 \times 10^{14}
Tanning lampUltraviolet9.0 \times 10^{14}
Dental X-ray machineX-ray3.0 \times 10^{18}

Visible light has frequencies between about 4.0 \times 10^{14} Hz (red) and 7.5 \times 10^{14} Hz (violet).

Based on the passage, which statements are true? Select all that apply.

Selecciona todas las opciones correctas.

Opciones de respuesta
Pista

Use three facts from the passage: same speed for all EM waves, higher frequency means more energy, and higher frequency means shorter wavelength.

Ver en español
Texto: Ondas electromagnéticas en casa

Muchos aparatos de uso diario envían o usan ondas electromagnéticas (EM). Todas las ondas EM viajan por el espacio vacío a la misma rapidez, unos 3.0 \times 10^8 m/s. En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda: v = f\lambda. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda EM, más energía transporta.

AparatoTipo de onda EMFrecuencia (Hz)
Radio AMOnda de radio1.0 \times 10^{6}
Enrutador wifiMicroonda5.0 \times 10^{9}
Control remoto de TVInfrarrojo3.0 \times 10^{14}
Lámpara de bronceadoUltravioleta9.0 \times 10^{14}
Aparato de rayos X dentalRayos X3.0 \times 10^{18}

La luz visible tiene frecuencias entre unos 4.0 \times 10^{14} Hz (rojo) y 7.5 \times 10^{14} Hz (violeta).

Pregunta

Según el texto, ¿qué enunciados son verdaderos? Selecciona todos los que correspondan.

Opciones

  • A. Las ondas de la lámpara de bronceado transportan más energía que las ondas del control remoto de TV.
  • B. Las ondas del enrutador wifi viajan más rápido por el espacio vacío que las ondas de la radio AM.
  • C. El aparato de rayos X dental usa las ondas con la menor longitud de onda de la tabla.
  • D. Las ondas infrarrojas del control remoto de TV necesitan aire para viajar.
  • E. La luz visible tiene frecuencias entre las del control remoto de TV y las de la lámpara de bronceado.
Pista

Usa tres datos del texto: todas las ondas EM tienen la misma rapidez, mayor frecuencia significa más energía y mayor frecuencia significa menor longitud de onda.

Pregunta 36 de 36

Electromagnetic Waves at Home

Many everyday devices send or use electromagnetic (EM) waves. All EM waves travel through empty space at the same speed, about 3.0 \times 10^8 m/s. For any wave, speed equals frequency times wavelength: v = f\lambda. The higher the frequency of an EM wave, the more energy it carries.

DeviceType of EM waveFrequency (Hz)
AM radioRadio wave1.0 \times 10^{6}
Wi-Fi routerMicrowave5.0 \times 10^{9}
TV remote controlInfrared3.0 \times 10^{14}
Tanning lampUltraviolet9.0 \times 10^{14}
Dental X-ray machineX-ray3.0 \times 10^{18}

Visible light has frequencies between about 4.0 \times 10^{14} Hz (red) and 7.5 \times 10^{14} Hz (violet).

A weather radar sends out microwaves with a wavelength of 0.10 m. Use the speed of EM waves and the wave equation from the passage.

What is the frequency of the radar waves?

Opciones de respuesta
Pista

Solve v = fλ for f. Check the units: your answer must come out in hertz (1/s).

Ver en español
Texto: Ondas electromagnéticas en casa

Muchos aparatos de uso diario envían o usan ondas electromagnéticas (EM). Todas las ondas EM viajan por el espacio vacío a la misma rapidez, unos 3.0 \times 10^8 m/s. En cualquier onda, la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda: v = f\lambda. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda EM, más energía transporta.

AparatoTipo de onda EMFrecuencia (Hz)
Radio AMOnda de radio1.0 \times 10^{6}
Enrutador wifiMicroonda5.0 \times 10^{9}
Control remoto de TVInfrarrojo3.0 \times 10^{14}
Lámpara de bronceadoUltravioleta9.0 \times 10^{14}
Aparato de rayos X dentalRayos X3.0 \times 10^{18}

La luz visible tiene frecuencias entre unos 4.0 \times 10^{14} Hz (rojo) y 7.5 \times 10^{14} Hz (violeta).

Pregunta

Un radar meteorológico envía microondas con una longitud de onda de 0.10 m. Usa la rapidez de las ondas EM y la ecuación de onda del texto.

¿Cuál es la frecuencia de las ondas del radar?

Opciones

  • A. 3.0 \times 10^{7} Hz
  • B. 3.0 \times 10^{8} Hz
  • C. 3.3 \times 10^{-10} Hz
  • D. 3.0 \times 10^{9} Hz
Pista

Despeja f en v = fλ. Revisa las unidades: tu respuesta debe quedar en hercios (1/s).